摘要

本研究的目的是檢驗相同運動量的高強度和低強度離心運動對骨骼肌肌肉厚度（muscle thickness）👨🏻‍🦯、回聲強度（echo intensity）🧏‍♂️、肌肉血流（muscle blood flow）、脂肪厚度（adipose thickness）變化的急性影響。對18名男性受試者（平均年齡23.2±3.0歲）的屈肘肌群隨機進行負荷強度為40%（72次）或80%（36次）離心峰值力矩的力竭式等速（180°/s）離心訓練👩🏻‍🌾，並在訓練前、訓練後即刻、訓練結束後5分鐘進行離心峰值力矩（Peak Torque, PT）和最大隨意等長收縮（Maximal Voluntary Isometric Contraction, MVIC）的測試。同時在測試前🧈、後及恢復期采用超聲測量肌肉厚度、運動誘發的肌肉水腫🤢、肌肉血流及脂肪厚度🥺。離心峰值力矩、最大隨意等長收縮🏌🏽‍♀️🧏、肌肉厚度、回聲強度、肌肉血流以及脂肪厚度的反應模式並沒有呈現出特定的負荷強度效應👩🏻‍🦯。然而🔄🤚🏽，上述卻呈現出了時間效應👨🏼‍🦰，即從訓練前到訓練後即刻、以及從訓練前到訓練後5分鐘的兩段時間中🦸🏽‍♂️，離心峰值力矩分別下降21.5%和13.0%，最大隨意等長收縮分別下降14.6%和5.8%，脂肪厚度分別下降10.0%和6.0%🔵🔨；與此同時🏃🏻‍♀️‍➡️，肌肉厚度分別增加7.6%和5.9％，回聲強度分別增加13.7%和9.9%📅，肌肉血流分別增加129.6%和90.1%（兩種運動強度下，上述各項指標均呈現這種反應模式）📲。這些發現表明📵，在運動量（exercise volume）相同時🦪，肌肉厚度、回聲強度、肌肉血流的增加👷🏿‍♀️，或者離心峰值力矩、最大隨意等長收縮🌘、脂肪厚度的下降均與運動強度無關。因此，運動量可能是離心運動時肌肉疲勞與表現的一個中介因素（mediating factor）👨‍🦽，而不受運動強度和重復次數的影響🚵🏽‍♂️。

概述

肌肉腫脹（Muscle swelling）

肌肉腫脹可以被看作是肌肉肥大的前身或者標誌，其重要性在近年來多有研究。有研究表明🧑🏼‍🔧，運動引發的急性肌肉腫脹（通過肌肉厚度測出）和間質液體的轉移有關🧑‍🎤，這會通過內部的容量感受器刺激mTOR（雷帕黴素靶蛋白）通路。肌肉厚度還被用來量化抗阻訓練後肌肉肥大的效果。因此，肌肉厚度的改變可以作為急性運動後肌肉肥大過程的起點，並能反映長期抗阻訓練後肌肉大小的提升。

運動性肌肉水腫（Exercise-induced muscle edema）

抗阻訓練後肌肉厚度的早期（第一周）變化📞，並不一定代表著肌肉肥大🙅，也有可能是肌肉損傷導致的運動性肌肉水腫4️⃣。因此，很難描述早發性肌肉肥大導致的肌肉厚度變化的時間進程🛖，但是由運動性肌肉水腫引發的肌肉厚度變化卻是可以量化的。舉個例子，對於無訓練經驗的受試者來說🧤，首次抗阻訓練後肌肉厚度有所增長👩🏿‍💻，並且在隨後為期8天的7次訓練中肌肉厚度仍保持增加👩🏼‍🎨，但在此後的訓練中肌肉厚度並未進一步增加。因此，可以假設經歷最初肌肉變化後肌肉厚度的進一步增長，可能是對由訓練所引起的肌肉肥大的反映。

回聲強度（Echo intensity）

為了量化肌肉肥大（而非運動性水腫）引起的肌肉厚度改變，可采用超聲儀器🚵‍♀️𓀙，通過回聲強度同時測量肌肉厚度和運動性肌肉水腫🎋。具體來說，運動性肌肉水腫導致的肌肉內部水含量的升高☀️👨🏻‍🦽，與回聲強度的升高是成比例的。因此，前人研究認為肌肉厚度和回聲強度的急性增加是由運動性肌肉水腫所致。這的確是一種合理的解釋，不過運動引發的血流增加也可能導致類似的結果出現，盡管此前還沒有研究證實這一關系。具體講🚓，運動後肌肉血流的增加與運動強度和時間是成比例的。然而🧑🏿‍🦳，由於回聲強度無法區分肌肉血流和運動性肌肉水腫，因此在描述運動性水腫對肌肉厚度的影響時🧱，測量應該分開來做。運動性肌肉水腫以及肌肉血流，都有可能引起肌肉厚度和回聲強度的急性變化。

研究假設（Hypothesize）

我們已經得知離心運動對於刺激肌肉肥大十分重要，但肌肉腫脹的幅度與離心運動強度是否有關仍是未知。本研究試圖通過最大隨意等長收縮和離心峰值力矩的變化，判定運動表現的下降是否與運動強度有關⤵️，以及肌肉血流的變化能否解釋肌肉厚度和回聲強度的變化👨🏿‍✈️。還有可能的是，運動性肌肉水腫和肌肉血流會增加肌肉內的液體含量，導致肌肉變厚，脂肪層受到壓迫從而變薄。因此，本研究的目的是檢驗相同運動量的高／低強度離心運動在肌肉厚度變化🤷🏽、肌肉血流、脂肪厚度上的急性效應。我們假設肌肉厚度和肌肉血流都會有所增加🫲🏿，肌肉厚度的增加與回聲強度和肌肉血流相關，而回聲強度則與肌肉血流有關👨‍🦱。

研究方法

（1）研究方法

本研究檢驗了高／低強度力竭式離心運動對離心峰值力矩、最大隨意等長收縮、肌肉厚度、運動性肌肉水腫、肌肉血流、脂肪厚度的影響。此外，由於與肌肉和脂肪組織的變化有關，本研究還檢驗了運動性肌肉水腫和肌肉血流的貢獻。在熟悉完儀器的使用方法之後，受試者隨機進行肘關節屈肌的力竭式等速（180°/s）離心訓練🤜🏻，負荷強度為40%或80%離心峰值力矩，並在訓練前、訓練後即刻、訓練後5分鐘測試離心峰值力矩和最大隨意等長收縮🤹🏻。同時，肌肉厚度、運動性肌肉水腫🏌🏻‍♀️、肌肉血流👶🏻、脂肪厚度也都進行了測量。此外🏣，采用皮爾森相關矩陣來檢驗各個指標在前測－後測、前測－恢復測中的差異⛹🏽。

（2）受試者

18名男性受試者參與實驗（平均年齡23.2±3.0歲；平均體重85.4±12.1千克🤳；平均身高179.6±8.2厘米👐🏼；抗阻訓練6.9±2.8小時／周）🧑🏼‍🚀。受試者無心血管、代謝等疾病。此外，受試者在此前的6個月及以上時間中均積極參與抗阻訓練。同時🐢，測試前48小時內受試者避免參加上肢鍛煉🧛🏿‍♂️，並防止出現肌肉酸痛。

（3）過程

1、熟悉

首次進實驗室需要讓受試者熟悉實驗流程。培訓時，受試者需要進行肘關節屈肌的最大強度和次最大強度等長運動，以及最大強度和次最大強度等速離心運動🧈，速度為180°/s👩🏿‍🎤。為了熟悉力竭模型🧑🏻‍🤝‍🧑🏻👸，受試者進行次最大強度的等速離心運動🏔，速度為180°/s，負荷強度為40%或80%的離心峰值力矩🤲。

2🙋🏻‍♀️👨🏿‍🦱、離心峰值力矩和最大隨意等長收縮

在兩次測試過程中🐡🤬，首先進行熱身活動，受試者肘關節屈肌進行3組、每組10次的離心-向心運動（優勢側），組間休息1分鐘。每次測試都在校準好的等速肌力測試儀上進行♠︎，速度為180°/s，並采用50%的最大力量。然後，受試者休息5分鐘，並在此後隨機進行2次訓練前的離心峰值力矩和最大隨意等長收縮測試👨🏻‍🔬。肌肉離心收縮動作中，肘關節在0-90°的範圍內活動（0°為完全伸展）；每次最大隨意等長收縮持續3秒♠︎🎤，關節角度為45°。訓練後即刻測試及訓練後5分鐘測試也依據此流程進行💩。

   圖1 等速離心測試（訓練）

3、40%和80%離心峰值力矩強度的疲勞模式

在訓練前測試結束後，受試者在每次訓練時隨機進行40%或80%離心峰值力矩強度的訓練🧉👩‍👩‍👧‍👧，速度仍為180°/s。為控製訓練量，受試者在40%離心峰值力矩強度下連續訓練72次🙊，或者在80%離心峰值力矩強度下連續訓練36次🧘🏽‍♂️。

4、超聲測量

肌肉血流、回聲強度、肌肉厚度、脂肪厚度都能通過超聲測出。優勢側屈肘肌群的超聲圖像可通過B超模式輸出，而肌肉血流則借助多頻線性探針，探測肱動脈遠端到肘窩間的部位。肌肉厚度為脂肪與肌肉交界處到肌肉與骨交界處之間的距離🕸；脂肪厚度為皮膚表面到脂肪與肌肉交界處之間的距離🤤🪨。肌肉厚度、回聲強度🙍🏻‍♂️、脂肪厚度在肩峰外側至肘窩2/3處測量。所有測量均在仰臥位的姿勢下進行，受試者的四肢均有支撐。需要註意🗑，探針需要在動脈部位施加持續輕微的按壓。在測試前還應在皮膚塗抹耦合劑🤴🏻，以確保成像清晰。

圖2 超聲測試

5、數據分析和信度

各項指標的重測信度由第一次測量和第二次測量評估🧎‍♂️‍➡️，方差分析（ANOVAs）用來評估系統誤差⛹🏻‍♀️。還需計算同類相關系數（ICCs）和均值標準差（SEMs）。用學生化的t分布計算因變量平均值的95％置信區間。

結果

（1）信度

表1包括同類相關系數（ICC）🐻、均值標準差（SEM）、測試1均值、測試2均值，以及p值代表系統誤差。對於任何變量來說🙌🏿，首次測量均值和第二次測量均值之間並無平均差。40%強度和80％強度的運動量並無區別（p＝0.655）👩🏻‍🚒。

（2）最大隨意等長收縮和離心峰值力矩的變化

強度和時間的交互作用沒有顯著性差異（p＝0.471）🥋，但在時間上有顯著性差異（p<0.001）。具體來講，對比測試前與測試後🚵🏿‍♂️，最大隨意等長收縮的值有所下降，並在隨後的恢復階段稍微恢復至測試前水平（表2和圖3）。因此，40%和80%強度的訓練會引起相似的最大隨意等長收縮表現下降，並在隨後的恢復階段仍然保持下降水平（前測＞恢復階段＞後測）。

對於離心峰值力矩來說，強度和時間的交互作用呈現顯著性差異。後續分析表明💇‍♂️，離心峰值力矩同樣在測試後下降🛌🏻🍢，隨後又在測試後5分鐘的恢復階段部分回升🎈。40%和80%強度的訓練會引發相似的離心峰值力矩表現下降，並在隨後的恢復階段仍然保持下降水平（前測＞恢復階段＞後測）🆑。 

（3）肌肉厚度

強度和時間的交互作用沒有顯著性差異（p＝0.152），但在時間上有顯著性差異（p<0.001）。具體來講🤏，對比測試前與測試後，肌肉厚度上升，並在隨後的恢復階段（測試後5分鐘）稍微恢復到測試前水平（表2和圖3）。因此，40%和80%強度的訓練會引發相似的肌肉厚度增加，並在隨後的恢復階段仍然在一定程度上保持增加的水平（後測＞恢復階段＞前測）。

（4）脂肪厚度

強度和時間的交互作用沒有顯著性差異（p＝0.698），但在時間上有顯著性差異（p＝0.002）。具體來講，脂肪厚度從測試前到測試後持續下降（表2），從測試後到測試後5分鐘仍然沒有回升🚅。因此，40%和80%強度的訓練會引發脂肪厚度的下降（前測＞後測和恢復階段）。

（5）回聲強度

強度和時間的交互作用沒有顯著性差異（p＝0.303）👵，但在時間上有顯著性差異（p<0.001）。具體來講，對比前測與後測，回聲強度上升，並在隨後的恢復階段（測試後5分鐘）稍微恢復到測試前水平（表2）🧓🏼。因此🥓，回聲強度在測試前到測試後升高，並在測試後5分鐘仍然偏高（前測＜後測和恢復階段）🖲。

（6）肌肉血流

強度和時間的交互作用沒有顯著性差異（p＝0.416），但在時間上有顯著性差異（p<0.001）🍈。具體來講，對比前測與後測，肌肉血流增加，並且在測試後的恢復階段（測試後5分鐘）仍然偏高🫸。因此，肌肉血流在測試前到測試後增加，在測試後5分鐘仍然偏高（前測＜後測和恢復階段）🧖🏿。

（7）皮爾森相關矩陣（Pearson Correlation Matrix）

對於任意變量來說，從測試前到測試後分數的改變並無顯著相關🙋🏿‍♂️。然而從測試前到測試後5分鐘，回聲強度在40%強度、80%強度🚞、40%結合80%強度下與脂肪厚度呈負相關。也就是說☪️，脂肪厚度下降，回聲強度升高。

討論

40%強度或80%強度的力竭式離心運動方案🤷🏿，其運動強度對肌肉厚度🦏、回聲強度、肌肉血流等沒有特異性影響🏄‍♀️。從前測到後測，以及從前測到恢復階段測試，肌肉厚度、肌肉血流、回聲強度均在增加；其中，肌肉厚度與回聲強度的研究結果與前人相一致🧎，然而在肌肉血流上出現了分歧。運動後肌肉血流的提高一度被歸結為在向心和等長運動中，由於血管部分或完全的閉塞所致。而在本研究中➜，肌肉血流的提升是由於80%和40%強度的力竭式離心運動，這可能反映了在兩個強度下血管都完全閉合。或許正是由於血流的閉合📏，才導致兩種強度的力竭式運動產生了相似的結果。此外，運動後肌肉血流的增加與血管閉合的時間成正例，因此80%強度的訓練可能導致血管閉合更長的時間。然而，目前關於運動後肌肉血流反應的發現與該假設不一致，並且可能反映了靜態與動態肌肉動作之間的特定模式，即與時間相關的肌肉血流反應模式。

肌肉厚度的增加與脂肪厚度無關，在兩個不同的強度下🍇，脂肪厚度的後測比前測低，並且在恢復期仍然偏低🚣🏽‍♂️🕓。脂肪厚度的偏低可能反映了由於運動性肌肉水腫👨🏽‍⚕️、皮膚和肌肉之間的脂肪層被壓迫所致。

不同強度下的力竭式離心運動後發現🉐，最大隨意等長收縮和離心峰值力矩的下降並無區別👰🏿‍♀️。而在恢復期，兩者均部分回升。這表明盡管運動強度和重復次數均不同👨🏻‍🦼🤚，但運動量卻是相同的，最終並未呈現出與強度相關的效應。還有可能的是，最大隨意等長收縮和離心峰值力矩的下降👨🏼🤽🏽‍♂️，是由於在兩個強度下的血流限製所致。上述也與前人的研究一致。

本研究指出👎🏻，在運動量相同時，肌肉厚度、回聲強度、肌肉血流的增加👨🏼，最大隨意等長收縮、離心峰值力矩🙇🏻‍♂️、脂肪厚度的降低均與強度無關。此外，與我們的假說相悖的是，在前測－後測😘、前測－恢復階段之間👩🏻‍🎓💉，肌肉厚度🪠、回聲強度🐕‍🦺、肌肉血流前後並無顯著相關。在兩種強度下，肌肉血流相似的增加可能是由於血管的完全閉合所致🧑🏿‍⚖️。而在40%和80%強度下，最大隨意等長收縮和離心峰值力矩均降低🤷🏽，並於恢復階段仍然有明顯降低8️⃣。

實際應用

本研究的結果表明🚴🏿‍♂️，高強度和低強度力竭式離心運動在運動量相同時，對肌肉厚度🧸、回聲強度、肌肉血流、最大隨意等長收縮、離心峰值力矩和脂肪厚度具有相似的影響，但這些指標完全恢復需要的時間有所不同。因此🧗🏻‍♂️，在為運動員或患者製定運動處方時🦣，教練和從業者應將運動量與運動強度和重復次數分開考慮🧘，並作為離心動作中肌肉疲勞和表現的中介因素。此外，教練和從業者在進行離心訓練時應考慮休息時間⛈，因為5分鐘的恢復可能不足以使體能或生理指標恢復到測試前水平🐇。